Vegdirektoratet Ferjekai. Prosjektering

Transkript

1 Vegdirektoratet 2017 Ferjekai Prosjektering VEILEDNING Håndbok V431

2 V431 FERJEKAI - PROSJEKTERING Håndbøker i Statens vegvesen Dette er en håndbok i Statens vegvesens håndbokserie. Vegdirektoratet har ansvaret for utarbeidelse og ajourføring av håndbøkene. Denne håndboka finnes kun digitalt (PDF) på Statens vegvesens nettsider, Statens vegvesens håndbøker utgis på to nivåer: Nivå 1: Oransje eller grønn fargekode på omslaget omfatter normal (oransje farge) og retningslinje (grønn farge) godkjent av overordnet myndighet eller av Vegdirektoratet etter fullmakt. Nivå 2: Blå fargekode på omslaget omfatter veiledning godkjent av den avdeling som har fått fullmakt til dette i Vegdirektoratet. Ferjekai - prosjektering V431 i Statens vegvesens håndbokserie Forsidefoto: Statens vegvesen ISBN:

3 GENERELT :: V431 FERJEKAI - PROSJEKTERING Forord Denne veiledningen tar for seg foretrukne løsninger samt råd og tips for gode valg ved prosjektering av ferjekaier. Løsninger som er beskrevet i denne håndboka baserer seg på gjeldende regelverk, håndbøker, retningslinjer og normaler og vil dermed ha revisjonsbehov ved innføring av nytt regelverk og standarder. Følgende normaler og retningslinjer danner grunnlag for denne veilederen og gjelder foran ved eventuelle uoverensstemmelser: - Håndbok N400 Bruprosjektering - Eurokoder for bærende konstruksjoner NS-EN Håndbok R762 Prosesskode 2 Veiledninger for ferjekaier består av tre håndbøker: V431 Ferjekai - Prosjektering V432 Ferjekai - Elektrohydrauliske styresystemer V433 Ferjekai - Standard ferjekaibrutegninger Ferjeleienes landområde er omtalt i håndbok V430 Ferjeleier -1, Ferjeleiers landområder. 3

4 V431 FERJEKAI - PROSJEKTERING :: GENERELT Innholdsfortegnelse Forord 3 Definisjoner 7 1 Innledning Generelt Plassering av ferjeleie 10 2 Hoveddimensjoner Standardiserte hoveddimensjoner Dybde i ferjekaibås Kotehøyde landkar og fenderverk Sikringsbjelke og heisetårnører Dimensjoner ferjekaibru 15 3 Kaikonstruksjoner Tilleggskai Ferjekaibru Heisetårnramme Landkar Overgangsplate Friksjonsplate 22 4 Fenderverk Innledning Historie Energiopptak og krefter Overflatebehandling Gummikvalitet Fenderelement for ferjekaibru Returfendere mellom ytre brubjelker og lager Fenderverk for tilleggskai 27 5 Fundamentering Generelt Direkte fundamentering på berg Direkte fundamentering på løsmasser Rammede stålrørspeler til berg Borede stålrørspeler til berg Stålrør satt i kumring på berg Stålkjernepeler til berg Stålrørspeler som friksjonspeler Bergankere og bergbolter Flytende kai 41 4

5 GENERELT :: V431 FERJEKAI - PROSJEKTERING 6 Kaiutstyr Overflatebehandling Aggregathus med utstyr Elektrohydraulisk styresystem Trekkerør Belysning Sperrebom Nødstrømstrommel Puller Vannuttak Sikkerhetsutstyr Heisetårn for ferjekaibru m/rørføringer Vedlikeholdsoppheng Nivelleringsbolter Jordelektrode 47 7 Utdyping og erosjonssikring Innledning Forundersøkelser og kartlegging Plastring 50 8 Ombygging Generelt Inspeksjon og tilstandsvurdering Ombygging Rehabilitering Reparasjoner Bruk av mobil ferjekai som interimsløsning 55 9 Mobil ferjekai Generelt Oppbygging Plassering Tekniske mål 58 Vedlegg A 59 Vedlegg B 61 5

6 V431 FERJEKAI - PROSJEKTERING :: GENERELT 6

7 GENERELT :: V431 FERJEKAI - PROSJEKTERING Definisjoner Begrep Aggregathus Brubås Brufendring Brufront Deplasement Effektiv ferjelengde Effektiv kailengde Fallport Fenderverk Ferje Ferjekaibru Friksjonsplate Heisebjelke Heisetårn Landkar Landområde Låsehake Maksimal dypgang Overgangsplate Puller Recess Senterlinjeavstand Sikringsbjelke Støttestag Tilleggskai Utstyr Forklaring Hus for hydraulisk og elektrisk utstyr for ferjeleiet Den del av kaikonstruksjonen som omslutter ferjekaibrua Energiabsorberende konstruksjon mellom landkar og ferjekaibru Den del av ferjekaibrua som har anlegg på ferja Mål for massen av det væskevolumet som ei ferje fortrenger. Maksimalt deplasement er summen av egenvekt av ferja og maksimalt tillatt nyttelast, angitt i tonn Lengde fra recess til ende løftebaug i andre enden Lengde fra brufront til det ytterste støttepunkt på tilleggskaien Stållem festet til ferja. Fungerer som overgangsplate mellom ferje og ferjekaibru ved lasting og lossing Energiabsorberende konstruksjon mellom tilleggskai og ferje Fartøy for frakt av kjøretøy og passasjerer Kjørbar forbindelse mellom ferje og kai Konstruksjon i grunnen som gir ferjekaia kapasitet til å ta opp horisontale krefter der man ikke har mulighet til å fundamentere direkte mot berg. Horisontal bjelke som bærer ferjekaibrua ved heving og senking av denne Oppheng for heve- og senkeanordning på ferjekaibru Overgangskonstruksjon mellom ferjekaibru og land Oppstillingsplass, tilkomstveg, parkeringsanlegg, servicebygg, grøntanlegg, sjøfront, belysning, signalanlegg og billetteringsfasiliteter Sikringshake montert på fallporten på en ferje Den maksimale avstanden fra vannlinje til underkant kjølplate på midtspantet, altså ferjas dypeste punkt, tatt hensyn til den mest ugunstigste lastkondisjonen. Betongplate leddet til landkar/endetverrbærer som har til hensikt å redusere ulempene ved mulig setning i vegfyllingen. Festeanordning for fortøyning Ferjas understøttelse for brufront Avstand fra ferjekaibruas senterlinje til ytterkant fenderverk, målt ved kote + 1 m Horisontal bjelke som sikrer ferjekaibrua mot maksimalt utslag nedover og som stiver av heisetårn i tverretningen Horisontalt stag som stiver av heisetårn mot landkar Dendelen av kaien som ferja legges inntil Pullere, kantlist, rekkverk, lysmaster, redningsutstyr og opplysningsskilt 7

8 V431 FERJEKAI - PROSJEKTERING :: GENERELT 8

9 GENERELT :: V431 FERJEKAI - PROSJEKTERING 1 Innledning 1.1 Generelt Et ferjeleie består av ferjekai, landområder og havneområde. En ferjekai består av elementene tilleggskai, ferjekaibru, brubås og utstyr, se figur 1-1. Figur 1-1: Prinsippskisse av ferjekai Ferjekaia kan ikke studeres som et enkeltstående objekt, men som et element som samspiller med både land og sjø. Her møtes fagmiljøene for ferjekaier, landområder og det maritime fagmiljøet. Ved planlegging av et nytt ferjeleie er det derfor viktig at alle fagmiljøer omforenes om en samlet løsning. Trafikkflyt, trafikksikkerhet, logistikk, grunnforhold, dybdeforhold, strømforhold, vindforhold og bølgeforhold er parametere som er viktige å ta hensyn til. Det er også viktig å ha en høringsrunde mot brukere av ferjeleiet. Aktuelle brukere er trafikanter, ferjerederi og ansvarlige for drift og vedlikehold på landarealet og ferjekaia. Ved planlegging av et nytt ferjeleie er det viktig å tenke gjennom trender og utvikling i samfunnet med hensyn til dimensjonerende ÅDT og dermed størrelse på ferjene og oppstillingsfeltene. Av dette følger også valg av ferjekaibrubredde. Spesielt i store samband, der frekvensen på ferjeavgangene er presset, er det viktig å velge bred nok ferjekaibru med tilhørende god kapasitet på land slik at tømming av ferja kan foregå effektivt. Videre er det gunstig for sikker trafikkavvikling å ha både hovedkai og reservekai slik at hendelser som medfører stenging og reparasjon av ei kai, får minst mulig virkning. Ombygging av ferjekaier er relativt kostbart, og det er derfor viktig at man bygger bredt nok, langt nok og dypt nok. Eksempelvis kan landkaret med heisetårnrammen lages en størrelse større enn behovet per i dag. Dermed har man mulighet for å justere til bredere ferje ved en senere anledning uten dramatiske kostnader. I henhold til håndbok N400 Bruprosjektering er dimensjonerende brukstid 50 år. Undervannsarbeider som fundamentering, utdyping og erosjonssikring er generelt krevende, og spesielt vanskelige og dyre dersom de gjøres etter at kaien er satt i drift. Undervannsarbeider anbefales derfor utført med grundighet i anleggsfasen. 9

10 V431 FERJEKAI - PROSJEKTERING :: HOVEDDIMENSJONER Godt grunnlag er en forutsetning, og det nevnes grunnundersøkelser, kotekartlegging av sjøbunn og undervannsinnspeksjoner som viktige grunnlag for prosjektering. I tillegg er det viktig å ha tilstrekkelig innmåling av eksisterende tilstøtende konstruksjoner. Det kan ofte forekomme fremmedlegemer på sjøbunn ved ombygging av eksisterende kaier. Det er derfor en fordel å foreta en dykkerinspeksjon av hele ferjekaibåsen og rundt fundamenter for å unngå overraskelser i byggeperioden. Det er som regel nødvendig med miljøprøvetaking av sjøbunnen dersom det er behov for å dype ut ferjekaibåsen. 1.2 Plassering av ferjeleie For å finne optimal plassering av et ferjeleie, kreves det en helhetlig forståelse av maritime, byggetekniske, trafikale og logistikkmessige forhold. I tillegg kommer økonomiske hensyn. For maritime forhold er det viktig å tenke på hvordan ferjene manøvrerer. Det er forskjellige kjørestiler og tenkemåter når det gjelder måter å anløpe kaia på. Derfor hentes det inn kommentarer fra teknisk ansvarlig i rederiet som samler sammen uttalelser fra skippere og omforener disse i et syn. Andre viktige faktorer er vind, strøm og bølgeforhold. For å få en objektiv vurdering av ferjekaia og havnebassenget kan man forespørre institusjoner som kan gi en vurdering av brukbarhet av havna med hensyn til strøm, vind og bølger. Ferjekaia anbefales å ha en retning mest mulig parallelt med dominerende vindretning. Det anbefales også å unngå å plassere ferjekaia på utstikkende nes. Det er gunstig om ferjekaia kan legges slik at man ikke hindrer nødmanøvrering. Med dette menes at ferja har mulighet til å avbryte et tillegg og kunne bøye av uten å bli «fanget» inne i en lukket havn i en nødsituasjon. Det er samtidig viktig å vurdere retningen på ferjekaia slik at tilleggskaia ikke ligger for mye ut av kurs i forhold til sambandets retning. Dette forhindrer unødig kursendring og reduserer potensielle skadeforløp. En annen gevinst er at ferja bruker mindre tid på overfarten. Det vil gi seg utslag økonomisk. Her må man ta en helhetlig vurdering over hvilke faktorer som er mest viktig. Det kan være aktuelt å sikre grunner og moloer i nærheten av ferjeleiet med fenderverk for å øke sikkerheten og dermed også regulariteten i sambandet. Byggeteknisk er det noen utfordringer man kan unngå ved å flytte litt rundt på ferjeleiet. Man anbefales generelt å unngå dårlig grunn hvis mulig. Undervannsarbeider på store dyp anbefales ikke, da tilkomst blir vanskelig og manuelt arbeid lite effektivt. Det tas hensyn til trafikale forhold for å oppnå strømlinjeformet trafikkavvikling over ferjekaibrua. Avkjøringsfeltene anbefales mest mulig i rett linje og parallelt med tilleggskaia for å unngå farlige situasjoner og for å oppnå kortere terminaltid. Dette har flere effekter, men de viktigste er lavere drivstoffforbruk og mulighet til hyppigere avganger. Ved nybygging eller ombygging av et ferjeleie er det gunstig om et ferjeleie gir mulighet for at en ny ferjekai kan bygges ved siden av en eksisterende kai, slik at restriksjoner på ferje- og vegtrafikk blir minst mulig i byggetida. Det vil også være gunstig med hensyn på byggekostnadene. Den gamle ferjekaia kan da i ettertid bli liggende som reservekai, liggekai, eller bli fjernet. Det vises for øvrig til håndbok V430 Ferjeleier -1, Ferjeleiers landområder. 10

11 HOVEDDIMENSJONER :: V431 FERJEKAI - PROSJEKTERING 2 Hoveddimensjoner Ferjekaias hoveddimensjoner anbefales så langt det er mulig standardisert i kategorier. Å velge hoveddimensjoner en størrelse større enn dagens behov har vist seg å være fornuftig. Med standardiserte hoveddimensjoner kan man tenke seg at ferjene etter hvert også vil måtte føye seg til en standard ferjekai med visse begrensninger. Det kan dermed være mulig å klassifisere hver enkelt ferjekai med tanke på maksimal tillatt ferjelengde, -bredde, -dybde og deplasement. Standardiserte ferjekaier vil også virke positivt på ferjedriftkonkurransen, da ferjekaiene forblir forutsigbare med hensyn til ytre mål og utforming. 2.1 Standardiserte hoveddimensjoner Ferjekaier kan forenklet deles inn i tre kategorier. Små, mellomstore og store samband. Samband utover dette tegnes og dimensjoneres spesielt, men også disse kaiene vil kunne klassifiseres på lik linje med de standardiserte. I tabell 2-1 er det vist anbefalte standardiserte hoveddimensjoner for ferjekaier. Tabell 2-1: Anbefalte standardiserte hoveddimensjoner Sambandsstørrelse/Konstruksjonsdel Små Mellomstore Store Anbefalt effektiv ferjelengde T.o.m. 70 m T.o.m. 100 m T.o.m. 150 m Anbefalt ferjebredde m m m Maksimal ferjedypgang 3,5 m 4,5 m 5 m Maksimalt deplasement T.o.m tonn tonn tonn Effektiv kailengde 50 m 70 m 110 m Bredde ferjekaibru 6 m 6 9 m 12 m Bredde brubås* 6 9 m* 9 12 m* 12 m* Minimum dybde (ref. NN1954) Se kap. 2.2 Se kap. 2.2 Se kap. 2.2 Senterlinjeavstand Ca. 6,0 m Ca. 7,0 m Ca. 8,5 m *Tilpasset ferjekaibrubredde Senterlinjeavstand bestemmes ved at man tar hensyn til både hovedferje og reserveferje. I håndbok N400 Bruprosjektering er det blant annet et krav til at recessen dekker minimum 2/3 av ferjekaibruas bredde. Ofte kreves det tiltak for å dekke åpningen mellom ferje og ferjekaibru for å sikre trafikken mot sjøen. 2.2 Dybde i ferjekaibås Dybder angis alltid med nullreferanse som for landnull (NN1954). Ved overgang til NN2000 må alle kotehøyder justeres. Dybde i ferjekaibås tilpasses den dimensjonerende ferje som tenkes trafikkert i sambandet i ferjekaias dimensjonerende brukstid. Ut fra tabell 2.1 er det angitt anbefalt maksimal dypgang på ferjene på de forskjellige typene ferjesamband. Maksimal dypgang på ferja er definert som den maksimale avstanden fra vannlinje til underkant kjølplate på midtspantet, altså ferjas dypeste punkt, tatt hensyn til den mest ugunstigste lastkondisjonen. Minimum dybde innenfor ferjekaibåsen vil variere noe avhengig av beliggenheten av kaien. Det vil også variere med topografien, strømforhold og lokale fjordformasjoner. Generelt kan man bruke Statens kartverk sjø sin oversikt over vannstandsnivå for de fleste havner Det tas utgangspunkt i nærmeste kjente målestasjon. Minimum dybdekote refererer seg til nullnivå for land og beregnes slik: 11

12 V431 FERJEKAI - PROSJEKTERING :: HOVEDDIMENSJONER Minimum dybdekote = LAT D f D t D s D k der LAT D f D t D s D k NN1954 Laveste astronomiske tidevann Maksimal dypgang for ferje Trim (0,3m) Svell (0,25m) Klaring (0,75m) Nullreferanse for land Tall i parentes er standardmål. Byttes med aktuelle krav der disse er kjent. 2.3 Kotehøyde landkar og fenderverk På samme måte som dybdekote kan kotehøyde for ok landkar, ok tilleggskai og kotehøyde for uk og ok fenderverk beregnes ved å ta utgangspunkt i stedlige tidevannsvariasjoner: kotehøyde ok landkar = kotehøyde ok tilleggskai = kotehøyde ok fenderverk = kotehøyde uk fenderverk = (LAT+HAT)/2+minimum vertikalavstand fra bildekk til vannlinje (LAT+HAT)/2+minimum vertikalavstand fra bildekk til vannlinje HAT+maksimal vertikalavstand fra bildekk til vannlinje+ LAT+minimum vertikalavstand fra bildekk til vannlinje- der HAT Høyeste astronomiske tidevann Klaring anbefales å være minimum 0,5 m. Gamle ferjer kan i tillegg ha «svai» på dekket. Det betyr at dekket og fenderlisten går i en bue med lavest geometri på midten av ferja. Man kan oppleve at disse ferjene krever litt lavere fenderverk enn vist i tabell 2-2. Maksimum og minimum tillatt vertikalavstand fra bildekk til vannlinje målt ved enden av bildekk er definert i håndbok N400 Bruprosjektering, punkt og er per i dag standardiserte til å være mellom 1,7 m og 2,8 m. Ved utregning av kotehøyde for landkar vurderes aktuelle ferjetyper. Er det et stort samband, vil man ha ferjer med relativt høy recess som normalt vil trafikkere sambandet. Har man et lite samband anbefales det ta hensyn til de små ferjene med lav recess. Mellomstore samband kan få både store og små ferjer. Foretas det ingen beregning kan veiledende kotehøyder som angitt i tabell 2-2 benyttes. Tabell 2-2: Kotehøyder for landkar, tilleggskai og fenderpanel Region Kotehøyde landkar Kotehøyde tilleggskai Kotehøyde ok fenderverk Kotehøyde uk fenderverk Nord +2,50 +2,50 +5,00-1,00 Midt +2,40 +2,40 +5,00-0,50 Vest +2,30 +2,30 +4,00 0,00 Sør +2,20 +2,20 +3,50 +0,50 Øst +2,20 +2,20 +3,50 +0,50 12

13 HOVEDDIMENSJONER :: V431 FERJEKAI - PROSJEKTERING Figur 2-1: Prinsipp for kotehøyder på ferjekai Det vil være stedlige variasjoner der kotehøydene vurderes spesielt. Eksempler på slike havner er Trondheimsfjorden, Ofotfjorden, indre Vestfjorden og Øst-Finnmark. 2.4 Sikringsbjelke og heisetårnører For å kunne avvikle trafikken på en trygg og god måte tilpasses komponentenes plassering i forhold til hverandre. Deriblant plasseringen av sikringsbjelken og heisetårnørene. Sikringsbjelken plasseres slik at ferjekaibrua sin front får et maks utslag nedover på LAT + 1,0 m. Heisetårnørenes posisjon bestemmes ved å ta utgangspunkt i nedre stilling for brua. Sylindrene anbefales å ha 30 mm ekstra slag i nedre stilling for ikke å ødelegges ved for eksempel slangebrudd. Fra nedre stilling adderes sylinderens maksimale bolteavstand oppover. Her plasseres heisetårnøret. Brua sin øvre stilling kontrolleres deretter. Dette gjøres ved å henge opp brua med sylinderens minimale bolteavstand. Sylinderens maksimale bolteavstand = Sylinderens minimale bolteavstand = Slaglengden = Sylinderens «a-mål» = 2 x slaglengden + «a-mål» 1 x slaglengden + «a-mål» avstand fra øre til øre minus «a-mål» i sammentrukket tilstand (oppgis av leverandør) avstanden fra øre til øre minus slaglengden i sammentrukket tilstand (oppgis av leverandør) Figur 2-2: Mål på sylinder ved maksimalt og minimalt utslag Slaglengden standardiseres så langt som mulig for å unngå komplisert lagerhold. Standard slaglengder 13

14 V431 FERJEKAI - PROSJEKTERING :: HOVEDDIMENSJONER for de forskjellige regionene har normalt ligget på: Region nord Region midt Region vest 4000 mm 3600 mm 3300/3600 mm Ferjekaibrua sin front ved øvre stilling anbefales å ha utslag tilsvarende kote HAT + 3,5 m for å ta høyde for høy ferje, stor flo og klaring. Det er ofte sammenfallende sterk vind med bølger og stor flo. Figur 2-3: Ferjekaibru i øvre stilling Figur 2-4: Ferjekaibru i nedre stilling På samme måte plasseres sidestyringspanelene på heisetårna slik at de dekker øvre og nedre stilling på ferjekaibrua. 14

15 HOVEDDIMENSJONER :: V431 FERJEKAI - PROSJEKTERING 2.5 Dimensjoner ferjekaibru Ferjekaibruene er standardiserte i 6, 9 og 12 m bredde. Standard lengde er 15 m og 18 m for alle ferjekaibrubredder. I tillegg er det laget standardiserte tegninger av 22 m lengde med bredden 9 m. For å velge riktig lengde på ferjekaibrua tar man hensyn til tidevannsvariasjonene, fyllingsprofil, høyde på landkaret og beliggenheten av bildekk på ferjer som tenkes å trafikkere sambandet. I håndbok N400 Bruprosjektering, punkt er det krav til at ferjekaibrua maksimalt har en helning på +/- 7 o ved avvikling av trafikken. 15

16 V431 FERJEKAI - PROSJEKTERING :: KAIKONSTRUKSJONER 16

17 KAIKONSTRUKSJONER :: V431 FERJEKAI - PROSJEKTERING 3 Kaikonstruksjoner 3.1 Tilleggskai Figur 3-1: Eksempel på forskjellig utforming av tilleggskai Tilleggskaia sin hovedoppgave er å fungere som sidestøtte for ferja når den legger til og når den ligger fortøyd i ferjekaia. Videre gir tilleggskaia tilkomst til fenderverk og annet kaiutstyr for inspeksjon, vedlikehold og fortøyning. Det har tidligere blitt bygget en rekke ulike typer tilleggskaier, der utformingen i hovedsak har blitt styrt av tilpasning til lokal topografi, ønsket fenderverk eller ønsket tilkomst. Der tilleggskaia har blitt plassert nær og tilnærmet parallelt med land (strandkai) har det vært mulig å benytte støttestag direkte mot tørt land eller med dekke ført inn til land. I tilfeller der kjørbar tilkomst på kaien ikke har blitt prioritert, har tilleggskaia blitt bygget som en ren stålkonstruksjon som bare tar horisontale laster. Der tilleggskaia har vært en utstikkerkai (kaipir) med sjø på begge sider, har det som regel blitt benyttet et betongdekke på peler og skråpeler til opptak av horisontale laster. Det har variert om det har blitt benyttet et rektangulært kaidekke (platekai) med bunnfundamenterte fenderpaneler, eller et betongdekke med vertikal brystningsvegg (brystningskai) for fenderverk med dumperdekk eller opphengte fenderpaneler. Byggetekniske og økonomiske hensyn har ført til et økende ønske om å benytte løsninger som medfører minst mulig undervannsarbeider. Videre har en ny generasjon større ferjer medført større påkjørselskrefter, og et større behov for å oppta støtenergien på en kontrollert og dokumentert måte. Begge disse forholdene favoriserer et valg av platekai på peler med fenderpaneler koblet til fenderelementer med dokumenterte egenskaper. Den videre beskrivelsen av tilleggskai er knyttet til platekai med slikt fenderverk. 17

18 V431 FERJEKAI - PROSJEKTERING :: KAIKONSTRUKSJONER Figur 3-2: Typisk ferjekai i plan og oppriss Effektiv kailengde forutsettes å være minst 75 % av lengden på den lengste ferja som trafikkerer i sambandet. Minste bredde på tilleggskaia er satt til 6,0 m for å gi den en tilstrekkelig stivhet og styrke, samt å gi nødvendig plass for mindre mobilkraner ved vedlikeholdsarbeid. Minste tykkelse på dekket er satt til 0,50 m. I områder der skråpeler benyttes, økes tykkelsen til minst 1,00 m for å kunne oppnå en tilfredsstillende kraftoverføring til nærliggende vertikalpel. Denne økningen i tykkelse tas på undersiden av dekket slik at oversiden blir plan. For å sikre avrenning både av overog underside av dekket utføres begge sider med ensidig fall på 2 %, fortrinnsvis bort fra den sida ferja legger til. Figur 3-3: Typisk snitt i den fortykkede delen av kaiplata 18

19 KAIKONSTRUKSJONER :: V431 FERJEKAI - PROSJEKTERING Alle utvendige hjørner på betong avfases normalt med 50 mm trekantlist for å redusere eventuelle støpesår eller senere avskalling av betong. Stålrørspelene avsluttes mm over uk dekke. I dekkets lengderetning legges det med fordel inn spennarmering. Dette er først og fremst et bestandighetstiltak for å redusere opprissing for permanent last, men den bidrar også til å gjøre kaien mer robust mot støtlaster. Horisontalkrefter på tvers av kaien opptas av skråpeler. Peler til berg som blir utsatt for strekk utstyres med oppspente bergankere. Skråpeler som tar opp støtlaster anbefales fortrinnsvis å ta opp disse på strekk, da dette medfører duktil oppførsel og mulighet for et mye større energiopptak enn om skråpelene blir trykkpåkjent. Peler og søyler med bergankere anbefales å ha mindre diameter 0,80 m for å få plass til støperør i tillegg til foringsrør for berganker og armeringskurv. Peler og søyler uten berganker anbefales å ha diameter 0,60 m. 3.2 Ferjekaibru Heisetårn Ferjekaibru Landkar Ferjekaibrufront Sikringsbjelke Figur 3-4: Standard ferjekaibru 12x18 m størrelse i ferjekaibås Ferjekaibrua er den kjørbare forbindelsen mellom ferje og land. Når ferja ligger til kai, spenner ferjekaibrua fritt mellom landkar og ferja sin oppleggshylle (recess). Når ferja ikke ligger til kai, er ferjekaibrua opplagt på landkaret og hengt opp i hydrauliske sylindre på heisetårna. Sylindrene kan justere høyden på brufronten, og de kobles ut når brua er lagt opp på ferja. Mellom ferjekaibru og landkar monteres det brufendere for å ta opp støt fra ferja. Brua er sikret mot uttrekk av lagre på landkaret, og fastholdt sidevegs på landkaret og mot heisetårna. På ferjas fallport er det montert en låsehake som holder ferja fast til ferjekaibrua når fallporten er senket ned på brufronten. Det er lagt opp til en standardisert utforming av ferjekaibruene med lengdene 15, 18 og 22 meter, og breddene 6, 9 og 12 meter. Det vises til håndbok V433 Ferjekai - Standard ferjekaibrutegninger. Eldre ferjekaibruer kan ha avvikende mål. 19

20 V431 FERJEKAI - PROSJEKTERING :: KAIKONSTRUKSJONER 3.3 Heisetårnramme Heisetårnramma består av et heisetårn på hver side av ferjekaibrua, samt en sikringsbjelke som forbinder heisetårna nær kote 0. Det indre heisetårnet er forbundet med tilleggskaia direkte eller med en stålbjelke. Sikringsbjelken overfører sidekrefter fra ytre heisetårn inn til indre heisetårn og tilleggskaia. Den sikrer også at ferjekaibrua ikke blir senket så dypt at de hydrauliske sylindrene blir skadet. Det ytre heisetårnet bærer primært vertikal last fra hydraulisk sylinder (egenlast ferjekaibru), samt at det tar opp eventuelle sidekrefter på ferjekaibrua fra skipsstøt. I kaiens lengderetning er det ytre heisetårnet fastholdt mot landkaret med et stålrør. Fundamentering av heisetårna byr på en spesiell utfordring siden det er toleranse på bare ± 10 mm på åpningen mellom ferjekaibru og heisetårn. Der det uten særlig graving kan benyttes fundamenter forskalt med kumringer på berg, kan stålrør monteres som forskaling innenfor en slik toleranse. Der det rammes eller bores stålrørspeler er kravet til maksimal toleranse ± 100 mm i henhold til håndbok R762 Prosesskode 2. For peler som skjøtes nær kote 0 med heisetårn, er det nødvendig å stille krav om en strengere toleranse, samt sikre seg et best mulig resultat ved at en landmåler nøye følger med og kan korrigere ansett og ramming av disse pelene. I noen tilfeller der en har kommet utenfor toleransekravet, har en tidligere tilpasset ferjekaibrua. Med nye standardiserte ferjekaibruer blir dette mindre aktuelt enn tidligere. I det etterfølgende er det foreslått to løsninger som legger nødvendig fleksibilitet i kaia (alt. A) eller i pelene (alt. B). Hva som er det gunstigste alternativet, avhenger av om kaia kan flyttes på. Alternativ A: Betongkonsoll under indre heisetårn Figur 3-5: Snitt heisetårnramme utført som alternativ A 20

21 KAIKONSTRUKSJONER :: V431 FERJEKAI - PROSJEKTERING Med denne løsningen peles ytre heisetårn først, og blir bestemmende for nøyaktig plassering av resten av kaia. Pel under indre heisetårn avsluttes i toppen i en betongkonsoll under dekket på tilleggskaia. Konsollen gis en tilstrekkelig størrelse til å oppta tillatte peletoleranser, og dimensjoneres for å oppta krefter fra pel og tårn, samt at pelen vil stå eksentrisk plassert i forhold til tårnet. Utfordringen med en slik løsning er at konsollen kommer ned mot middelvannstand. Pel under ytre heisetårn utføres med samme rørdimensjon som heisetårnet, for de vil bli skjøtt sammen med en montasjesveis nær middelvannstand. Dette kan være en utfordring både for praktisk utførelse og oppnådd kvalitet. Rammet stålrørspel har ingen overflatebehandling og antas å korrodere bort i løpet av brukstida, dermed er det bare den innvendige armerte betongen som medtas i beregnet kapasitet. Øvre del av heisetårnet kan utføres varmforsinket, og tillates der å bli medtatt som en permanent lastbærende konstruksjon. Alternativ B: Skjøt med kumringfundamenter ved sjøbunn Figur 3-6: Snitt heisetårnramme utført som alternativ B 21

22 V431 FERJEKAI - PROSJEKTERING :: KAIKONSTRUKSJONER Med denne løsningen peles det under begge heisetårna, og pelene kappes litt over sjøbunn. Deretter settes det kumringer som skjøt mot nøyaktig plasserte stålrør. Stålrør i heisetårnramma over kumringene kan varmforsinkes og dermed medtas som permanent lastbærende elementer sammen med utstøpt, armert betongsøyle. 3.4 Landkar Landkar er betegnelsen på overgangskonstruksjonen mellom ferjekaibru og land, samt overgangen mellom tilleggskai og land. Det forutsettes at landkaret er fundamentert på peler til berg, fast grunn eller står direkte på berg, slik at det kan anses som setningsfritt. Landkar Overgangsplate Friksjonsplate Figur 3-7: Snitt landkar med overgangsplate og friksjonsplate For landkar på berg overføres horisontale og vertikale krefter fra ferjekaibru og tilleggskai direkte til berg, eventuelt med bidrag fra bergbolter og bergankere. For landkar på peler i løsmasser overføres horisontale krefter på landkaret fra ferjekaibru eller tilleggskai videre til friksjonsplata via overgangsplata. Vertikale krefter tas opp av peler til berg eller fast grunn. Der en er sikker på at løsmassene er rammbare, kan stålrørspeler benyttes. Dersom en er usikker på dette, anbefales stålkjernepeler eller borede peler. 3.5 Overgangsplate Overgangsplata fungerer primært som en setningsutjevnende plate som har til hensikt å forhindre at det oppstår et sprang i overgangen mellom vegfylling og landkar hvis fyllinga setter seg. Videre fungerer overgangsplata som et mellomledd mellom landkar og friksjonsplate for det tilfellet at landkaret står på peler, og overføre dimensjonerende strekk- og trykkrefter fra landkaret. Overgangsplata utføres i henhold til håndbok N400 Bruprosjektering, punkt Friksjonsplate For landkar på peler i løsmasser benyttes friksjonsplate. Friksjonsplata er den konstruksjonsdelen som beregningsmessig sørger for opptak av alle horisontale krefter i kaiens lengderetning, samt horisontale krefter på landkaret i sideretning. Det er støt- og fortøyningskrefter som gir dimensjonerende lastvirkning på friksjonsplata. Friksjonsplate, overgangsplate og landkar utføres med avrettingslag av pukk og betongavretting som vist på figur 3-7. For å oppnå større friksjon anbefales det å gi oversiden av betongavrettingen og friksjonsplata en ru overflate med tversgående kosting. 22

23 FENDERVERK :: V431 FERJEKAI - PROSJEKTERING 4 Fenderverk 4.1 Innledning Fenderverk er nødvendig for å ta opp støtenergi fra ferjer under tillegg og beskytte ferje og kai mot for store reaksjonskrefter. Det er et mål å utforme fenderverket slik at reaksjonskraften mellom ferje og kai blir minst mulig. Dette gjelder både for ferjekaibru og tilleggskai. Ferjene representerer stor masse i bevegelse, og denne massen må bremses ned på en mest mulig kontrollert måte. Ferjekaiene får en svært tøff behandling med hyppige anløp, og plasseringen er ofte i værharde strøk. Faktorer som vind, strøm, retningsforandring nær kai, båtform og kjørestil er utslagsgivende for valg av fenderverk. Fenderverket må være robust slik at det fungerer over lengre tid uten særlig vedlikehold. Figur 4-1: Typisk bunnfundamentert fenderverk 23

24 V431 FERJEKAI - PROSJEKTERING :: FENDERVERK 4.2 Historie Historisk har fenderverket utviklet seg fra enkle systemer som trepeler og lastebildekk, som gir en viss fjæring, til svært effektive fenderpanel med elementfendere, som er gode energiabsorbenter. De første ferjekaiene var laget i treverk og var i seg selv gode støtabsorbenter for små ferjer. Disse var som regel utstyrt med lastebildekk som fenderverk. Videre ble det utviklet mer solide ferjekaier i betong som krevde et mer effektivt fenderverk. Det var vanlig å lage en «platevegg» i stål med trepeler som støttet seg mot lastebildekk mot betongkaien. Dette fungerte ypperlig for små ferjer, men krevde en del vedlikehold. Dumperdekk med diametere opp til 3 meter ble benyttet en del som fenderverk mot de større båtene. Videre ble det utviklet forskjellige former for gummifendere til erstatning for lastebildekkene og dumperdekkene. Vanlige former var sylindere, stående eller liggende avhengig av hvor stive disse skulle være. Videre kom elementfenderen som har blitt det dominerende fenderelementet. Elementfenderen er i stand til å ta opp store energimengder samtidig med at reaksjonskraften holdes lav. Andre fenderelement som konfenderen har også blitt utviklet i det senere. Den er utformet som en konisk sylinder og har også vist seg å være effektiv. 4.3 Energiopptak og krefter Bevegelsesenergien fra ferja forutsettes tatt opp av fenderverket uten at reaksjonskreftene mot konstruksjonen på land overskrider dimensjonerende krefter på ferje og konstruksjoner. Maksimal bevegelsesenergi fra ferjene er gitt i håndbok N400 Bruprosjektering, avhengig av hvor stort deplasement ferja har. I et kraft- forskyvningsdiagram for et fenderelement, figur 4-2, representerer arealet under grafen energiopptaket. ENERGI Figur 4-2: Kraft (vertikal akse) forskyvning (horisontal akse) Øking av energiopptak for en fenderenhet kan teoretisk gjøres på to forskjellige måter. Enten trekker man kraft-forskyvnings diagrammet oppover (øker reaksjonskraften) eller mot høyre (øker deformasjonslengden). For å ta opp store mengder energi og samtidig holde reaksjonskreftene lave, blir den eneste muligheten å øke deformasjonsveien. Det antallet fenderenheter som mobiliseres avhenger av båtform, treffvinkel og avstand mellom dem. Hvor mange fenderenheter som mobiliseres, vil være av stor betydning for hvor store reaksjonskrefter man beregner ferjekaia for. 24

25 FENDERVERK :: V431 FERJEKAI - PROSJEKTERING 4.4 Overflatebehandling Alt stål på fenderverket varmforsinkes i klasse B eller bedre i henhold til håndbok N400, punkt Unntaket kan være elementer som er permanent neddykket i sjøen og har lite tilgang på oksygen. Eksempel på dette er fenderbein med bunnfeste og bunnstøtte på fenderpanel fundamentert på bunnen. 4.5 Gummikvalitet For å tilse at man får riktig oppførsel på fenderelementene også over tid, anbefales å benytte gummispesifikkasjon som beskrevet i tabell 4-1 som et minimum. Tabell 4-1: Gummispesifikasjoner og testkriterier Test Testing standard Specification Density ISO 2781 Max 1,20 g/cm3 Polymer % ASTM D6370 Min 45 % Carbon black % ASTM D6370 Min 30 % Ash % ASTM D297 Max 5 % Rubber filler ratio > 1,2 Property Testing standard Condition Requirement Tensile strength DIN 53504; ASTM D 412 Die C; Original 16,0 MPa (min) AS ; BS ISO 37; JIS K 6251 Aged for 96 hours at 70 C 12,8 MPa (min) Elongation at break DIN 53504; ASTM D 412 Die C; Original 350 % AS ; BS ISO 37; JIS K 6251 Aged for 96 hours at 70 C 280 % Hardness DIN 53505; ASTM 2240; Original 78 Shore A (max) AS ; JIS K 6253 Aged for 96 hours at 70 C Original +8 Shore A (max) Compression set ASTM D 395 Method B; AS 22 hours at 70 C 30 % (max) Method B; BS903 A6; ISO 815; JIS K 6262 Tear resistance ASTM D 624 Die B; AS ; Original 70 kn/m (min) BS ISO 34-1; JIS K 6252 Ozone resistance DIN 53509; ASTM D 1149; AS 50 pphm at 20 % strain, No cracks ; BS ISO ; JIS K C, 100 hours Sea water resistance BS ISO 1817; ASTM D days at 95 C Hardness: ±10 Shore A (max) Volume: ±10/-5 % (max) Abrasion ASTM D ; BS ISO Original 100 mm3 (max) 4649:2002; BS903 A9, Method B 3000 revolutions 1,5 cm3 (max) Bond strength ASTM D 429, Method B; Rubber to steel 7 N/mm (min) BS 903.A21 Section 21.1 Dynamic fatigue ASTM D , Method B 15,000 cycles Grade Fenderelement for ferjekaibru For å ta opp energien fra ferje mot ferjekaibru og land monteres det fenderelement mellom landkar og ferjekaibru. Det har vært benyttet forskjellige typer fenderelementer tidligere. Det vanligste de senere år har vært å benytte koniske fenderelementer festet bak hver hovedbjelke på ferjekaibrua. Typisk konisk fenderelement er vist på figur

26 V431 FERJEKAI - PROSJEKTERING :: FENDERVERK Figur 4-3: Typisk konisk fenderelement Koniske fenderelementer er svært effektive ved at de har høyt forholdstall mellom energiopptak og reaksjonskraft. Med alle fenderelementer montert og i samme fase medfører dette at største reaksjonskraft oppnås tidlig ved liten deformasjon, og kan oppleves som et relativt hardt tillegg, spesielt for mindre ferjer som deler ferjekaia med ei større ferje. En måte å oppnå et mykere tillegg på er å blokke ut 1 2 av de koniske fenderne. Det har tidligere vært relativt vanlig å blokke ut de 2 ytterste fenderne 100 mm. En følge av dette er at de midterste fenderne ikke får utnyttet sin kapasitet for energiopptak fullt ut. Tabell 4-2: Kvalitet og plassering av koniske fenderelement med forskjellig høyde for ferjekaibru Ferjekaibru-størrelse Fenderhøyde Kvalitet Beliggenhet 6 m brubredde 500 E 1.0 Bjelke 1, 2 og 3 9 m brubredde 500 E 1.0 Bjelke 1, 2, 3 og 4 12 m brubredde 500 E 1.0 Bjelke 1, 2, 3, 4 og 5 Alle koniske fenderelement blokkes ut med et utforingselement med minste tykkelse som angitt av leverandør. Dette er en forutsetning for å kunne ta opp tabulert energi. Se vedlegg A for mer detaljert beregning av energiopptaket i fenderelementene. Det finnes andre typer fenderelementer under utvikling som muligens kan benyttes ved at plassbehovet både i dybde og bredde er mindre samtidig som kravene fra håndbok N400 Bruprosjektering er tilfredsstilt. 4.7 Returfendere mellom ytre brubjelker og lager Dette er fenderelementer som tar opp og demper rekylvirkning av ferjekaibrua etter en tillegging. De demper også ned eventuelle bremsekrefter fra tungtransport. Returfendrene er montert i hvert ytterlager. I de nye ferjekaibruene består en returfender av en gummisylinder og denne monteres slik at den står med noe press mot de koniske fenderelementene i horisontal brustilling. 26

27 FENDERVERK :: V431 FERJEKAI - PROSJEKTERING 4.8 Fenderverk for tilleggskai Fenderverket på tilleggskaia tar opp energien fra ferjene på samme måte som fenderelementene bak ferjekaibrua. Fenderverket på tilleggskaia tilpasses alle ferjetyper som normalt anløper ferjekaia. Det er flere måter å fendre tilleggskaia på, avhengig av ytre forhold, vedlikehold og kostnader. Flere typer fenderverk er beskrevet i tabell 4-3. Tabell 4-3: Valg av fenderelement Sambandsstørrelse Små Mellomstore Store /Konstruksjonsdel Anbefalt effektiv ferjelengde T.o.m. 70 m T.o.m. 100 m T.o.m. 150 m Maks deplasement (D) T.o.m tonn tonn tonn Energimengde (E2) 150 knm 300 knm 500 knm Støtkraft (P2) 500 kn 1000 kn 2000 kn Fenderelement ytterst 2xMV550x1000 2xMV800x1000 2x2xMV800x1000 Øvrige fenderelement 1xMV550x1000 1xMV800x1000 2xMV800x1000 Tabellen gjelder ved bruk av enten torsjonsfenderelement, bunnfundamentert fenderpanel eller fenderstokker. Foreslått fenderelement velges i en kvalitet slik at tabulert energimengde blir tatt opp og tilhørende støtkraft ikke overskrides. Ved bruk av punktvis fenderverk velges passende avstand mellom punktene. Dette vurderes fra gang til gang og er avhengig av retning på ferjekaia i forhold til seilingsleden og formen på ferja. Ferjekaia har noen «hotspots» som blir mer utsatt enn andre deler av tilleggskaia. Disse punktene vil man måtte fendre litt tettere. Dette gjelder vanligvis innerst og ytterst på tilleggskaia. Det er viktig å ikke sette fenderene for tett, da det vil føre til flere virksomme fenderelement i et støt som igjen vil generere større reaksjonskraft mot tilleggskaia Torsjonsfenderverk Torsjonsfenderverk karakteriseres ved at overført horisontalkraft på kaidekke er den samme uavhengig av treffpunkt på fenderpanelet. Man får et moment i tillegg som overføres via et kraftpar inn i kaikonstruksjonen. Dette gir veldefinert energiopptak og reaksjonskrefter mot tilleggskai. Figur 4-4 viser prinsipielt hvordan denne typen fenderverk utformes. Det er også en stor fordel at torsjonsfenderverket forholder seg parallell i alle situasjoner. En annen fordel er at man unngår undervannsarbeider. Denne type fenderverk egner seg best på større dyp, gjerne ytterst på tilleggskaia. Her er også kaidekke typisk ekstra tykt, slik at dette momentet kan tas av kaidekke. Torsjonsfenderverket består av tre hoveddeler: fenderpanelet, torsjonsmekanikk og fenderelement. Fenderpanelet kan utføres tilsvarende som for bunnfundamenterte fenderpanel. 27

28 V431 FERJEKAI - PROSJEKTERING :: FENDERVERK Fenderskjold Fenderelement Lavfriksjons plater Brakkett for fenderpanel Torsjons mekanisme Figur 4-4: Torsjonsfender prinsipp Bunnfundamenterte fenderpanel Bunnfundamenterte fenderpanel settes enkeltvis og festes mot tilleggskai med en eller to skivefendere. Konstruksjonen består av stålbjelker som i er kledd med lavfriksjonsplater av polyetylen. Bunnfestet er en stålbolt ø 80 mm som enten bores i berg eller støpes inn i et rammet rør. For detaljer se figur 4-5. Ytterst på tilleggskaia er det ofte brukt to eller tre fenderpanel sammen. Det er god erfaring med å koble disse sammen med et stålstag på toppen. Det brukes romslige hull som gir stor bevegelsesfrihet mellom fenderpanelene. Fenderpanelene sikres med kjetting i begge retninger. Det blir enklere innfesting mot kaidekke med liggende MV fenderelementer. Bunnfundamenterte fenderpanel anbefales ikke benyttet på mindre dybder enn kote - 5 på grunn av kraft på bunnfestet eller på større dybder enn kote -15 på grunn av vektbegrensninger. Bunnfundamenterte fenderpanel roterer lite om horisontal akse pga. bunnfestet, og gir også kun støtkraft på tilleggskai, ikke moment. 28

29 FENDERVERK :: V431 FERJEKAI - PROSJEKTERING Fenderskjold Fenderelement Lavfriksjonsplater Fenderben Bunnstøtte Bunnfeste Figur 4-5: Bunnfundamenterte fenderpanel Peler med lavfriksjonsplater Rammede betongfylte rør med fenderelement mot tilleggskaia er en løsning som tidligere har vært en del brukt i Region midt. Oftest er det ø508x10 mm stålrør som har vært benyttet. Stålrørene armeres og støpes ut. Mellom tilleggskai og stålrøret plasseres to eller flere MV- fenderelementer. På utsiden (mot ferja) kles røret med lavfriksjonsplater av polyethylene i ca. 120 graders område. I tillegg sikres røret mot å rotere ved at det monteres vinger på pelen og toppen sikres med kjetting. Ytterst på tilleggskaia settes flere rør som sikres innbyrdes med et stålstag på toppen for å sikre samvirke. Blandede erfaringer med denne fenderløsningen har ført til at den etter hvert har blitt mindre benyttet. 29

30 V431 FERJEKAI - PROSJEKTERING :: FENDERVERK Opphengte fenderpanel Opphengte fenderpanel er et alternativ til torsjonsfendere, men har ikke de samme egenskaper som disse. De opphengte fenderpanelene tar støtkraften og momentet som et kraftpar via fenderelementene inn i brystning eller konsoller på tilleggskaia. Det er en utfordring at energiopptak og overført horisontalkraft på kaidekket vil variere med treffpunkt i høyden på fenderelementet. Fenderelementene dimensjoneres for ugunstigste lastplassering, noe som gjør at man dimensjonerer tilleggskaia for en påkjøringslast som er vesentlig større enn tabulert verdi. Dette kan være uten særlige konsekvenser for ei massiv kai eller ei platekai lagt opp eller støttet rett mot berg, men vil fort bli økonomisk ulønnsomt for ei platekai, der horisontalkrefter blir tatt opp av skråpeler. Videre har opphengte fenderpanel den uheldige egenskapen at det kan rotere mye ved høyt eller lavt treffpunkt med ferjas fenderlist, og dermed risikerer man å skade ferja. Opphengte fenderpanel passer best til jevn flatelast, ikke til «knivlast» fra fenderlist. Fenderskjold Fenderelement Lavfriksjonsplater Figur 4-6: Opphengte fenderpanel Fenderverk av dumperdekk Bruk av dumperdekk alene som fenderverk medfører behov for at ei platekai har både brystning og skjørt. Bygging av skjørt medfører mye arbeid i tidevannssonen, og denne ulempen vokser med økende tidevannsforskjell. De dumperdekka som benyttes er som regel brukte og relativt rimelige. Hvert enkelt dekk har separat oppheng, og det er enkelt å henge det opp igjen om det skulle bli nedkjørt. Derimot er effektiviteten som fenderelement dårlig sammenlignet med siste generasjon fenderelementer. Videre har ikke dumperdekka dokumenterbare egenskaper, da både gummiblanding og oppbygging vil variere mye for ulike typer dekk, og slitasjen vil være individuell. 30

31 FENDERVERK :: V431 FERJEKAI - PROSJEKTERING Det anbefales at bruk av dumperdekk som fenderverk begrenses til små ferjekaier. Dersom dumperdekk likevel benyttes som fenderverk på store ferjekaier, anbefales det å øke den dimensjonerende støtkraften på tilleggskaia. Dessuten anbefales det å dokumentere dekkenes egenskaper ved prøving Sekundærfenderverk mellom hovedfendere på tilleggskai Hovedfenderverk med fenderelementer er gjerne plassert med ca. 5, 10 eller 15 m avstand, og for flere ferjekaier er det fra rederi/vedlikehold reist ønske om et sekundærfenderverk med dekk eller lignende. Dette er begrunnet med risiko for å berøre betongdekket mellom hovedfenderverket, og dermed få lokal skade på ferje eller kaidekke. Videre er det hevdet at et slikt sekundærfenderverk bidrar til færre riv av hovedfenderverket ved at front på ferja ikke får trenge så dypt inn mellom hovedfenderverket. Fenderverket arrangeres slik at hovedfenderverket får gjort unna det meste av sin deformasjon før ferja når bort i sekundærfenderverket Ekstrudert fenderelement På platekaier uten brystning/skjørt er ekstruderte «D»-formet fenderelement som vist på figur 4-9 det mest praktiske valg dersom det kan anses som tilstrekkelig. Standard platekai med tykkelse 500 mm og 50 mm hjørneavfasinger ligger godt til rette for «D»-formet fenderelement med inntil 400 mm høyde/ tykkelse. På platekaier med en oppkant i betong som kaifrontlist, kan det passe med 500 mm høyde/ tykkelse. Figur 4-7: Ekstrudert fenderelement Dumperdekk Dumperdekk som sekundærfenderverk på ei kai med brystning og skjørt kan fungere godt. Fordelen med dumperdekk er at dumperdekkene er rimelige. Dumperdekk som sekundærfenderverk på ei platekai har behov for supplerende opplegg for å kunne fungere. I noen tilfeller har det supplerende opplegget bestått av en stålbjelke som er montert på ytterste pelerekke i skvalpesonen. Ulempen med dumperdekk på en slik konstruksjon er tilpasninger av opplegg mot ujevn peleplassering, stor miljøbelastning på stålkonstruksjoner, samt uberegnelig energiopptak og reaksjonskraft mot 2 stripeopplegg. 31

32 V431 FERJEKAI - PROSJEKTERING :: FENDERVERK 32

33 FUNDAMENTERING :: V431 FERJEKAI - PROSJEKTERING 5 Fundamentering 5.1 Generelt Ferjekai er en overgangskonstruksjon mellom land og sjø, og fundamentering vil derfor måtte utføres i denne utsatte overgangssonen. Utviklingen har gått mot fundamentløsninger med minst mulig undervannsarbeid. Dette er begrunnet med at undervannsarbeider er kostbare, utførelse og kontroll er krevende, og i mange tilfeller har kvaliteten ikke blitt tilfredsstillende. Dette har resultert i utstrakt bruk av peler når fundamentnivået har beveget seg under tidevannssonen. For mer detaljert beskrivelse av de ulike peletypene enn det som er gitt i de etterfølgende kapitlene, vises det til Peleveiledningen (NGF, 2012) Ferjekaier fundamenteres normalt for vertikallaster direkte på berg, eller på peler til berg eller fast grunn, for å oppnå en robust konstruksjon. Direkte fundamentering på løsmasser anbefales ikke på grunn av setnings- og erosjonsrisiko. Opptak av horisontallaster utføres normalt med fundament direkte på berg, skråpeler eller friksjonsplate i fylling. Ved fundamentering på stålrørspeler forutsettes det i dimensjoneringen at stålrøret korroderer bort i løpet av konstruksjonens brukstid der pelen står fritt i vann eller i inhomogene løsmasser. Det vises til håndbok N400 Bruprosjektering og Peleveiledningen (NGF, 2012). Peler tillates å overføre strekk som følge av støt- og fortøyningslaster. Strekkapasiteten kan bestå av sidefriksjon, bolt i berg eller spennanker i berg. Det vises til håndbok N400 Bruprosjektering for beregningsforutsetninger. For ferjekaier tillates at 100 % av strekkapasiteten tas opp av bolter eller spennankere. Ferjekai med fundamentering som angitt over er relativt uberørt av setning eller erosjon av tilstøtende fylling. Det er likevel nødvendig med erosjonssikring i form av egnet plastring for å beskytte eventuell tilstøtende fylling mot bølge og propellerosjon. En slik erosjonssikring utføres i forkant av eller samtidig med pelefundamenteringen. Det vises til kapittel 8 for nærmere omtale av erosjonssikring. 5.2 Direkte fundamentering på berg Landkar og deler av tilleggskai kan i noen tilfeller fundamenteres direkte på berg. Hvis bergets overflate har en helning som er større enn 1:10 anbefales det plansprenging. Avtrapping av fundamentnivå begrenses eller unngås. Landkar på berg vil være velegnet til å ta opp horisontalkrefter fra ferje ved bruk av permanente bergbolter eller bergankere. Nærmere forutsetninger for utforming og beregning er angitt i håndbok N400 Bruprosjektering. Figur 5-1: Oppriss landkar med forskjellig fundamentering 33

34 V431 FERJEKAI - PROSJEKTERING :: FUNDAMENTERING 5.3 Direkte fundamentering på løsmasser Dette er ikke en anbefalt løsning for vertikale laster. Direkte fundamentering av landkar på steinfylling har tidligere vært praktisert, men frarådes på grunn av for liten robusthet mot setning og erosjon. Dersom det likevel skulle påtreffes spesielle tilfeller der fundamentering av vertikale laster på løsmasser skulle være ønskelig, vil dette stille særskilt krav til fyllingsmasser, komprimeringsarbeid og en god erosjonsbeskyttelse. Krav til utforming og beregning er angitt i håndbok V220 Geoteknikk i vegbygging og håndbok N400 Bruprosjektering. Overgangsplate og eventuell friksjonsplate er konstruksjonsdeler som alltid vil ligge i løsmasser bak landkaret. Dimensjonering av overgangsplate er spesifisert i håndbok N400 Bruprosjektering. Geoteknisk dimensjonering av friksjonsplate er spesifisert i håndbok V220 Geoteknikk i vegbygging. 5.4 Rammede stålrørspeler til berg Rammede stålrørspeler til berg består av et tomt stålrør med spesiallaget spiss som lukker nedre ende. Pelen rammes vannfylt, og lenses før armering og utstøping. Typisk rørdiameter for ferjekaier er mm. Typisk rørtykkelse er mm, avhengig av rørdiameter og estimert rammemotstand. Ved bruk av stålrørspeler til berg kartlegges bergoverflaten i pelepunktene på forhånd. Ved bart berg kan det være aktuelt med dykkerundersøkelse, lodding eller bunnkartlegging. Med sjøbunn av løsmasser er det behov for en grunnundersøkelse som kan si noe om dybden til topp sjøbunn, om rammemotstand i løsmassene, og dybden ned til bergoverflaten. Den mest aktuelle grunnundersøkelsen er bergkontrollboring gjennom løsmasser og minst 3 m inn i fast berg. Det er bare unntaksvis at det benyttes stålrørspeler med større fri lengde i vann enn 30 m. Andre løsninger kan da være aktuelle, som flytende kai eller en annen plassering. Det er bare unntaksvis at det benyttes stålrørspeler til berg med større løsmassetykkelse over berg enn 50 m. Andre løsninger kan da være aktuelle, som svevende stålrørspeler i løsmasser eller en annen plassering av kaien. 34

35 FUNDAMENTERING :: V431 FERJEKAI - PROSJEKTERING Figur 5-2: Snitt tilleggskai ved skråpeler 35

36 V431 FERJEKAI - PROSJEKTERING :: FUNDAMENTERING Stålrørspeler til berg utstyres med bergspiss som kan meisles inn i berg for å oppnå tilstrekkelig bæreevne og sidefeste. Da det normale er at norsk berg er hardt og skrått med risiko for skrens av pelespiss, anbefales bergspissen å være utstyrt med et sentrisk hull for montasje av en ståldybel som kan fungere som styring under innramming. Dybelen anbefales å ha en diameter på minst 100 mm. Dersom den også benyttes til å overføre strekk, anbefales det å benytte dybel i rustfritt stål og rillet med sveiselarver for å oppnå fortanning i forankringssonen. Peler som det monteres bergankere i, kan ikke meisles inn på en ståldybel. For disse pelene anbefales det at det straks etter bergkontakt utføres en forboring tilsvarende en spisslengde før innmeisling utføres. Ved dimensjonering av stålrørspeler som går gjennom vann før de kommer ned i løsmasser uten spesiell erosjonssikring tas det høyde for mulig framtidig erosjon. Aktuell erosjonsdybde vil avhenge av grunnforhold og strømforhold og kan vurderes i hvert enkelt tilfelle. Som veiledende verdier kan følgende erosjonsdybder angis: - 5 x pelediameter for løs grunn - 3 x pelediameter for middels løs grunn - 1 x pelediameter for fast grunn Ved dimensjonering av stålrørspeler som går gjennom vann før de kommer ned i løsmasser, utføres en vurdering av løsmassenes sidestøtte ved beregning av knekklengde. Som veiledende verdier kan følgende høyder fra sjøbunn til antatt fastinnspenningsdybde antas: - 8 x pelediameter for løs grunn - 6 x pelediameter for middels løs grunn - 4 x pelediameter for fast grunn Stålrørspeler som står på bart berg, utstyres med dybel i rustfritt stål eller stålkjernepel og modelleres med ledd i overgangen til berg. Stålrørspeler som har behov for å overføre strekk anbefales utstyrt med oppspent berganker av permanent type som prøvebelastes til spennstagets høyeste tillatte grense ved oppspenningen. Bruk av dybel eller stålkjernepel som strekkelement er også mulig, men disse kan ikke på noen enkel måte prøvebelastes. Ved dimensjonering av stålrørspeler til berg vurderes virkning av mulig setning av løsmassene, spesielt der pelene står i eller i nærheten av fyllingsområder. 5.5 Borede stålrørspeler til berg Ramming har tradisjonelt vært den vanligste installasjonsmetoden for stålrørspeler, men i de senere år har det også blitt mer vanlig med borede stålrørspeler. Mye av det som står om rammede stålrørspeler, gjelder også for borede stålrørspeler. De skiller seg mest ved spissutforming og installasjonsmetode. Boring av stålrørspeler medfører mindre støy og rystelser enn ramming, og for noen ferjeleier kan dette være fortrinn som kan forsvare en mulig høyere pris. På steder med liten eller ingen løsmasseoverdekning kan en boret pel oppnå innspenning, mens en rammet pel beregnes som leddet. Dette kan ha konsekvenser for nødvendig pelediameter, som kan bli mindre med boret pel. Borede stålrørspeler er mindre utsatt for skrens på skrått berg enn rammede. På steder med liten eller ingen løsmasseoverdekning kan det være nødvendig å sprenge ei ansettgrop for å komme i gang med en stabil boring. 36

37 FUNDAMENTERING :: V431 FERJEKAI - PROSJEKTERING J:\AKTIV\Bru\ Magerholm ferjekai\dak\k2-08.dwg, :13:11, LHK Figur 5-3: Borede peler 5.6 Stålrør satt i kumring på berg Denne løsningen egner seg der det er bart berg i sjøen, og kan være et økonomisk alternativ til rammede eller borede stålrørspeler. Stålrøret fungerer som en søyleforskaling, og peling/boring unngås helt. Overgangen til berg utføres med en kumring i betong (eller annen type forskalingsmateriale) med større diameter enn søyleforskalingen. Kumringen settes på en plan eller plansprengt bergflate med innborede bergbolter innenfor kumringen. Etablering av undersjøiske hyller for kumringer vil medføre en del undervannsarbeid for dykkere (graving, rensk, boring, sprenging og montering av bergbolter), særlig dersom berget skrår mye. Ved å benytte minst mulig kumringsdiameter reduseres omfanget av undervannsarbeid, men det blir også vanskeligere å utføre. Innspenningskapasiteten av søyla vil også reduseres. Det blir en konstruktiv vurdering hvorvidt det beregningsmessig kan modelleres med ledd, eller om det er behov for full eller delvis innspenning av søylefot. Følgende retningslinjer for innvendig kumringsdiameter (Ø k ) i forhold til stålrørsdiameter (Ø r ) og innspenningsgrad kan gis (det forutsettes at det benyttes minimum 4ø25 som bergbolter): 37

38 V431 FERJEKAI - PROSJEKTERING :: FUNDAMENTERING Enten: Eller: Ø k < 1.3 x Ø r - Antas som ledd i permanent konstruksjon. - Antas med innspenningskapasitet bestemt av antall bergbolter i byggetida, men ikke høyere enn kapasitet i søylefot. Ø k > 1.8 x Ø r - Antas som fullt innspent i byggetid og permanent konstruksjon bestemt av antall bergbolter og det søkes innlagt bergbolter slik at kapasiteten i fot kumring er minst like stor som kapasiteten i søylefot. For mellomliggende verdier kan det utføres en lineær interpolasjon. Typisk stålrørsdiameter er mm, med typisk rørtykkelse 10 mm. Etter montasje av kumring og bergbolter, plasseres stålrøret med armering i kumringen slik at nedre del av stålrøret kommer 50 mm under toppen av kumringen. Deretter støpes kumringen ut med undervannsstøp slik at nedre del av stålrøret blir tett. Stålrøret kan da lenses og støpes ut som tørrstøp. Figur 5-4: Lengdesnitt ferjekai med kumringfundamenter mot berg 5.7 Stålkjernepeler til berg Stålkjernepeler til berg kan være et aktuelt alternativ til stålrørspeler der pelene føres gjennom steinfylling med risiko for å støte på store blokker. Dersom det er fare for at stålkjernen blir blottlagt slik at sidestøtte bortfaller, eller at kjernen føres gjennom bløte lag anbefales det å ramme et åpent stålrør utenpå som utstøpes for å sikre stålkjernen mot knekking. 38

39 FUNDAMENTERING :: V431 FERJEKAI - PROSJEKTERING Figur 5-5: Typisk snitt ferjekaibås Stålkjernepeler installeres med boring uten særlige rystelser eller støy. Dette i motsetning til stålrørspeler som rammes med massefortrengning ned gjennom løsmasser og en innmeisling i berg med mye støy. Det kan være tilfeller der rystelser og massefortrengning kan være problematisk, for eksempel nær kvikkleire og andre konstruksjoner. Nærhet til naboer og redusert støy kan være en god begrunnelse for å velge stålkjernepeler i stedet for stålrørspeler, selv om de skulle koste litt mer. Stålkjernepeler har i noen tilfeller blitt brukt i kombinasjon med stålrørspeler der det har vært risiko for at stålrørspelene ikke ville trenge gjennom ei grov steinfylling. Stålkjernepelen har da blitt utformet slik at den kan fungere både som et trykk- og strekkelement, med kapasitetsmessig overgang til stålrørspelen. Bergspissen på stålrørspelen forberedes for en slik stålkjerne. Det vises til Peleveiledningen (2012, NGF) for nærmere detaljer av stålkjernepeler. 5.8 Stålrørspeler som friksjonspeler I motsetning til stålrørspeler til berg der all bæreevne kommer gjennom spissmotstand, vil det meste av bæreevnen til stålrørspeler i løsmasse være i form av sidefriksjon mot røret. Når det gjelder beregning av bæreevnen, vises det til Peleveiledningen (2012, NGF) og håndbok V220 Geoteknikk i vegbygging. Beregningen utføres basert på stedlige grunnundersøkelser, men på forprosjektnivå kan det benyttes diagrammer for dimensjonerende bæreevne som vist i vedlegg B. Stålrørspeler i løsmasse kan utformes på ulike måter: a) Som tette peler med bergspiss eller grusspiss, som etter ramming lenses, armeres og støpes ut med betong som tørrstøp. Bergspiss benyttes der grunnundersøkelser viser at det er risiko for å støte på steinblokker under ramming, og fortrinnsvis med senterhull for mulig boring og sprenging av blokk. I homogene, fine løsmasser (sand, silt, leire) kan det være tilstrekkelig med grusspiss. b) Som hule rør som etter ramming graves, armeres og støpes ut bare til en viss dybde i løsmassene. Denne løsningen egner seg bare der det er homogene, fine løsmasser uten særlig risiko for å møte steinblokker. I slike løsmasser er korrosjonshastigheten redusert, og det kan regnes med at stålrøret minus beregnet korrosjonsmonn er virksomt i hele kaiens brukstid. c) Som hule rør som etter boring graves, armeres og støpes ut helt eller delvis. Denne løsningen egner seg der det kan være risiko for å treffe på stein og blokker, eller der det kan være restriksjoner på støy eller rystelse. Spissmotstanden kan i friksjonsjordarter økes ved spissinjeksjon av sementmørtel. 39

40 V431 FERJEKAI - PROSJEKTERING :: FUNDAMENTERING Typisk rørdiameter i ferjekaier er mm. Typisk rørtykkelse er mm, avhengig av rørdiameter og rammemotstand. For støtlaster kan stålrørspeler i løsmasse regnes å ha strekk-kapasitet som beregnet ut fra Peleveiledningen og håndbok V220 Geoteknikk i vegbygging. I bæreevnen kan det tas hensyn til neddykket vekt av pel, men ikke til sug ved spiss. For permanente laster eller langtidslaster kan det ikke regnes at peler i løsmasse har strekk- kapasitet. For tilfeller der det fylles på løsmassegrunn, tas det i beregningene av bæreevnen hensyn til setning og påhengslaster i øvre del av pelene. Dette vil redusere bæreevnen, og typisk føre til behov for lengre peler. Figur 5-6: Peler i løsmasser 40

41 FUNDAMENTERING :: V431 FERJEKAI - PROSJEKTERING 5.9 Bergankere og bergbolter For å ta opp de store støt- og fortøyningslastene på tilleggskaien, benyttes det primært forspente bergankere i strekkpåkjente peler til berg. Bergankeret består av en spennkabel som går fra kaidekket, gjennom pelen η og et stykke inn i berg. Spennkabelen er bygget opp av spenntau som er belagt med fett η inni et plastrør, der plast og fett er fjernet i kabelens forankringssone i berg. Som en ekstra beskyttelse for η permanente bergankere benyttes det et korrugert plastrør utenpå hele kabelen. Alt tomrom innvendig og utvendig av det korrugerte røret injiseres før oppspenning av kabelen. Krav til prøveoppspenning og kapasitetsutnyttelse er spesifisert i håndbok N400 Bruprosjektering. Landkarområdet kan også bli påkjent av horisontalkrefter fra ferjetrafikk. Der landkaret blir fundamentert direkte på berg, kan det benyttes bergbolter for å ta opp slike krefter. Figur 5-7: Eksempel berganker 5.10 Flytende kai Flytende kai kan være aktuelt der sjøbunnen raskt går mot store dyp, og det ikke er praktisk mulig å få til en annen plassering. Den flytende delen (tilleggskai og brubås) forbindes med land med en overgangskonstruksjon som er leddet i begge ender slik at tidevannsvariasjonen ikke påfører krefter på konstruksjonen. 41

42 V431 FERJEKAI - PROSJEKTERING :: FUNDAMENTERING Sidekrefter kan opptas ved at: a) den flytende delen er innspent i overgangskonstruksjonen om vertikal akse, og fungerer som en fri utkrager utover sjøen b) den flytende delen er leddet mot overgangskonstruksjonen om vertikal akse, og er sidevegs fastholdt ute på tilleggskaien mot ankerpunkter i sjøen c) den flytende delen kan ha stag mot land d) man bygger opp stålrørskai som punktstøtte med stag mot land Krefter i kaiens lengderetning forutsettes opptatt av overgangskonstruksjonen til land. 42

43 KAIUTSTYR :: V431 FERJEKAI - PROSJEKTERING 6 Kaiutstyr 6.1 Overflatebehandling Alle ståldeler som er synlige og/ eller konstruktive leveres i varmforsinket utførelse som tilfredsstiller Klasse B i henhold til håndbok R762 Prosesskode 2, prosess I tillegg kan det være aktuelt å male diverse konstruksjonsdeler. De vanligste ståldelene er heisetårn (ned til ca. kote 0), sylinderrør, sikringsbjelke, sperrebomkasser og rekkverk. Kantlister og pullere males RAL 1003 signalgul. Pulverlakkering velges der dette er mulig. Det tilstrebes enhetlig og bevisst fargevalg i alle fall innenfor regionene. Følgende fargevalg er gjennomført i dag: Region vest RAL 6009 grønn Region midt RAL 3007 svartrød Region nord Uten maling, kun varmforsinking Innstøpingsgods som bolter, gjengehylser, dybler, bolteanker og gjengestag med tilhørende muttere og skiver skal i henhold til håndbok N400 Bruprosjektering, punkt være i rustfritt stål i henhold til NS-EN ISO , kvalitet A4-80. Dimensjoner over M16 kan varmforsinkes i henhold til håndbok R762 Prosesskode 2, prosess Aggregathus med utstyr Aggregathuset er et lite hus som i hovedsak rommer utstyret som hever og senker ferjekaibrua. Det vises til figur 6-1 for eksempel på utførelse av aggregathus. Aggregathuset fundamenteres på en ringmur av betong som er minimum 150 mm høy. Ringmuren anbefales å ha 2 ventiler for utlufting. Huset forankres til betongplata med stålband og gyste bolter. Alternativt kan aggregathuset fundamenteres på to stålprofiler som forankres både i hus og ned i betongplata. Aggregathuset utføres enhetlig og med lik utforming på alle ferjekaiene så langt det er mulig. I aggregathuset monteres hydraulisk aggregat, elektrisk inntaksskap, fordelingsskap for lys, elektrisk styreskap, nødstrømssnelle, mottaker for radiosender, sveisestrømskontakt, varmeovn, lys i tak, vannutkaster, apparat for brannslokking i elektriske anlegg og eventuell avtrekkssvifte med termostat. På yttersiden av veggen monteres kontakt for tilkopling av landstrøm til ferje, føringsrør for nødstrømsopplegg, redningsbøye, antenne til mottaker, signallys, vannuttak og opplysningstavle. Eventuelt monteres nødstrømsnelle utendørs i egen trommel. Aggregathuset males med regionale farger: Region vest Antikk hvit 343, (Jotun) Region midt Husmannsrød 2006, karmer Slipsten 1491 (Jotun) Region nord Grå eller rød Det vises til håndbok V432 Ferjekai Elektrohydrauliske styresystemer for mer detaljer. 43

44 V431 FERJEKAI - PROSJEKTERING :: KAIUTSTYR Figur 6-1: Eksempel på utførelse av aggregathus 6.3 Elektrohydraulisk styresystem Det elektrohydrauliske systemet består av følgende hovedkomponenter: - Hydraulisk anlegg - Elektrisk styresystem Hydraulisk anlegg består av hydraulisk aggregat, rørgater, hydrauliske sylindere, innfestninger til tårn og ferjekaibru, sjokkventiler montert ved hydraulikk sylindere. Det elektriske systemet består av elektrisk fordelings- og styresystem, signallys, sperrebom, radiostyring, skjevlastindikator på ferjekaibru, nødstrømsopplegg, landstrømskontakt og lys på kai. Andre systemer kan være knyttet til systemet som automatisk dokkingsystem, lysstyring av trafikkflyt og sanntidsinformasjonstavler. Det vises til håndbok V432 Ferjekai Elektrohydrauliske styresystemer for mer detaljer. 44

45 KAIUTSTYR :: V431 FERJEKAI - PROSJEKTERING 6.4 Trekkerør Ved bygging av kaien støpes det inn 110 og 50 mm PVC-rør for framføring av kabler og vannrør til aggregathuset. Rørene anbefales å være stive (ikke korrugerte) og de monteres med 12 mm trekketråd. Inn til aggregathuset legges som et minimum 3 stk. Ø110 mm rør, ett rør for inntakskabel, ett rør for tilbakeføring av kabel til installasjoner på land og ett rør som reserve til eventuell framføring av vann. Trekkerør til lysmastene avsluttes minst 100 mm over overflaten på kaidekket. Trekkerør dreneres i henhold til håndbok N400 Bruprosjektering, punkt Alle dreneringspunkter anbefales å stikke minst 50 mm ut under kaiplata. Trekkerør til lysmaster bindes til over- og underarmeringen for å sikre at det oppnås fall mot dreneringspunktene. Det trekkes også Ø50 mm rør fram til sperrebomhusene. 6.5 Belysning For belysning av ferjekai benyttes 7 meter høye lysmaster. Mastene monteres med hengslet fotplate, slik at det er mulig å legge masta ned i lengderetningen til kaia. Dersom kaia bygges med forhøyning ytterst gjøres den siste lysmasta tilsvarende kortere. For å unngå at mastene blir påkjørt av ferja monteres de på den siden av kaia som vender lengst unna ferja. Det anbefales ikke færre enn 3 lysmaster på kaia, 1 mast som belyser ferjekaibrua og 2 master som belyser selve tilleggskaia. Ytterste lysmast kan plasseres slik at den i tillegg fungerer som innseilingslys. Det anbefales å benytte 250 W lyskilder. Lysene styres av ur og fotocelle. Ytterst på tilleggskaia monteres det et rødt markeringslys ca. 1 meter over kaiplata. Det vises til håndbok V432 Ferjekai Elektrohydrauliske styresystemer for mer detaljer. 6.6 Sperrebom Foran ferjekaibrua monteres det sperrebom, se figur 6-2. Dersom brua har bredde større enn 6 meter anbefales det å benytte 2 stk. separate bommer som monteres som par. Arm på sperrebom påføres rød refleks med 500 mm felt. Styringsdelen av sperrebommen plasseres i aggregathuset. Det vises til håndbok V432 Ferjekai Elektrohydrauliske styresystemer. Figur 6-2: Eksempel på sperrebom 45

46 V431 FERJEKAI - PROSJEKTERING :: KAIUTSTYR 6.7 Nødstrømstrommel Nødstrømstrommel plasseres på kaia, like ved fronten på ferjekaibrua eller inne i aggregathuset. Det monteres en kabelføring som rekker bort til ferja slik at mannskapet får tak i den med båtshaken. I starten av kabelen monteres det ring. Det blir enda enklere dersom det monteres et 2 meter langt tau hengende i ringen. 6.8 Puller Pulleren er en del av ferjenes fortøyningsarrangement på tilleggskaia. For godt anlegg av trosse anbefales det å benytte puller med høyde 400 mm og med diameter i topp 450 mm. Pulleren anbefales å ha innfelte rom til mutterne for feste til innstøpte gjengestag, og plasseres slik at gjengestaget nærmest kanten på kaidekke ligger minimum 200 mm fra kanten. Innfestingen prosjekteres i henhold til leverandørens spesifikasjoner. Standard utrustet ferjekai har tre pullere, en ved enden, en omtrent på midten av tilleggskaien og en inne ved ferjekaibrufronten. Eventuelle behov for ytterligere pullere avtales med rederiet for trafikkerende ferje i sambandet. Størrelsen på den ytterste pulleren er omtalt i håndbok N400 Bruprosjektering. Det vanligste har vært å benytte 50 tonns puller ytterst og 30 tonns pullere på midten og innerst ved ferjekaibrufront. Figur 6-3: Typisk symmetrisk puller 6.9 Vannuttak Der det er behov for vannfylling monteres det et vannuttak som kobles til eksisterende vannett i henhold til håndbok R762 Prosesskode 2, prosess Sikkerhetsutstyr Det monteres en kombinasjon av rekkverk og kaikantlist på kaia. Dersom adkomsten til kaia ønskes stengt kan det monteres låsbar port som kan settes opp ved aggregathuset. For bynære ferjekaier der det er naturlig å ferdes på ferjekaia anbefales det å sette opp rekkverk. Redningsleider og livbøye med line monteres på ferjekaiene i henhold til gjeldende krav. Redningsleider monteres slik at den rekker ned til minst 1 meter under LAT. For «små ferjekaier» monteres det en leider ved ferjekaibrua. For «mellomstore ferjekaier» monteres det i tillegg en leider ved enden av tilleggskaia. På «store ferjekaier» monteres det tre leidere: en ved ferjekaibru, en ved enden av tilleggskaia og en i mellom. Det vises for øvrig til forskrift om utforming og innretning av arbeidsplasser og arbeidslokaler (arbeidsplassforskriften). 46

47 KAIUTSTYR :: V431 FERJEKAI - PROSJEKTERING Figur 6-4: Solevågen ferjekai i Møre og Romsdal 6.11 Heisetårn for ferjekaibru m/rørføringer Ferjekaibruene heves og senkes ved bruk av hydraulisk system. En løftesylinder henges opp i hver sitt heisetårn. For å lette vedlikeholdet monteres sylinderne med stempelstang ned. Hydraulikkaggregatet plasseres i aggregathuset. Det legges rør av rustfritt stål og koplinger mellom aggregatet og sylinderne. Ved overgang til sylinder monteres fleksible oljeslanger for å ivareta sylindernes bevegelser. Det er utarbeidet prinsipptegning for montasjen. Det vises til håndbok V432 Ferjekai Elektrohydrauliske styresystemer for mer detaljer Vedlikeholdsoppheng På heisetårnene prosjekteres det et vedlikeholdsoppheng til bruk ved arbeid på eller under ferjekaibrua. Dette betraktes som løfteutstyr Nivelleringsbolter Det etableres rustfrie bolter for markering av fastpunkter. Fastpunktene måles inn etter etablering og påføres «Som bygd»-tegninger Jordelektrode Det etableres bolt/jordelektrode i henhold til håndbok R762 Prosesskode 2. Bolten utføres med full elektrisk kontakt med armeringen. 47

48 V431 FERJEKAI - PROSJEKTERING :: KAIUTSTYR 48

49 UTDYPING OG EROSJONSSIKRING :: V431 FERJEKAI - PROSJEKTERING 7 Utdyping og erosjonssikring 7.1 Innledning Ferjekaier grenser som regel til en fylling utsatt for erosjon. Denne er det nødvendig å beskytte på en god måte. Det er veldig viktig å gjøre en god sikring når ferjekaia bygges, da det er vanskelig og kostbart å etablere eller reparere en erosjonssikring i etterkant. Det kan være flere årsaker til erosjon, men de viktigste ytre faktorene er propellstrøm fra ferjer, bølger og strøm i havet og isgang. Andre faktorer som har innvirkning på erosjon kan være geometri på fylling, drag i sjøen, steinstørrelse og sjøbunntopografi. En viktig faktor i dimensjoneringen av erosjonssikringen er at dagens og framtidens ferjer er større og har kraftigere maskineri enn tidligere. I tillegg er nye ferjer ofte utrustet med dysepropeller (thrustere) som gir en mer konsentrert stråle enn vanlige frie propeller, og thrustere vil oftest ha en dypere plassering enn tradisjonelle akselpropellere. Det er erfart at slike thrustere har skadet tidligere fungerende plastring. 7.2 Forundersøkelser og kartlegging Bunnkartlegging Det forutsettes at det utføres en bunnkartlegging før prosjekteringen starter slik at man får et oppdatert og nøyaktig grunnlag å forholde seg til. Videre anbefales det at det utføres bunnkartlegging etter hver arbeidsprosess. For å få bunnkartleggingene sammenlignbare må det framgå hvilket koordinatsystem og hvilken høydereferanse som benyttes. Det benyttes samme nullreferanse som for land ved bygging. Byggherre mottar kotekart i.pdf og.dwg samt rådata (punkter) i tekstfil Bergkontrollboring Som en del av grunnundersøkelsene utføres det bergkontrollboringer i pelepunktene, og dette gir et visst bilde av løsmassedybden til berg i området, samt fasthet på løsmasselaget. Behov for supplerende boringer utenfor pelepunktene vurderes i hvert enkelt tilfelle Miljøprøvetaking Ved mudring tas en representativ prøveserie av bunnsedimentene. Prøvene sendes inn for analyse og resultatene legges ved søknad om mudringstillatelse Prøvetaking Prøvetaking utføres i tilstrekkelig omfang for å bedømme om løsmasse under fylling/plastring kan få stabilitetsproblemer eller setningsproblemer Dykkerundersøkelse Dykkerundersøkelse utføres for å få oversikt over løsmassetype og fasthet av topp løsmasse som grunnlag for nærmere vurdering av behov for filterlag og eventuell plastringsløsning. 49

50 V431 FERJEKAI - PROSJEKTERING :: UTDYPING OG EROSJONSSIKRING 7.3 Plastring Plastringens hensikt er å beskytte underliggende masser mot erosjon Tradisjonell plastring med dekkstein og filterlag En tradisjonell plastring består av plastringssteiner som er såpass tunge at de ikke flytter på seg ved dimensjonerende påvirkninger fra propellstrøm, bølger og strøm i havet. Dermed beskyttes underliggende masser. Plastringen legges med tilstrekkelig liten helning til at den ikke raser ut. Det anbefales at det etableres en plastringsfot som avslutning i dypeste nivå. Dette gir en buffer mot undergraving og utrasing som kan medføre at plastringen raser ut. Det er nødvendig å benytte ett eller flere filterlag som hindrer at finmassen blir sugd ut mellom den grovere plastringen og eksisterende masser. En kombinasjon med armeringsduk under et filterlag kan være et hensiktsmessig tiltak over en finkorna sjøbunn. En tradisjonell plastring er en robust løsning. Den er til en viss grad selvreparerende ved at undergraving kun forårsaker at plastringen setter seg eller at steinene flytter på seg relativt til hverandre, men at funksjonen opprettholdes. Ulempen med en tradisjonell plastring er at den krever relativt mye plass, samt at den er vanskelig å etablere omkring eksisterende konstruksjoner. Det anbefales følgende: - Plastringsarbeider anbefales utført så tidlig som mulig for å unngå at øvrige konstruksjoner hindrer tilgang. - Plastringslagets tykkelse anbefales å være minst 1,0 m. Plastringssteinens masse anbefales ikke å være mindre enn 1,0 tonn. - Plastringslaget anbefales ført ut i bredden til en avstand på minst 15 m fra senter ferjekaibru på hver side, eller til avslutning mot fast berg. - Det anbefales plastringsfot med lengde ca. 3 m. - Plastringen anbefales ikke å ha større helning enn 1:1,7, helst helning på 1:2. - Plastringssteinene legges ut én og én for å oppnå jevn og tett plastring, assistert av dykker eller kamera på anleggsmaskin. - Kvalitet av plastring dokumenteres med dykker og filmopptak eller foto tatt i et forhåndsavtalt referansesystem. - For å unngå at masser vaskes ut mellom steinene, anbefales forholdet mellom gjennomsnittstein- størrelsen i hvert inntilliggende lag ikke overskride 5. - Filterlag under plastring med steinstørrelse: d min = 50 mm, d 50 = 150 mm ± 20 mm, d max = 250 mm - Filterlag anbefales å ha minimum tykkelse ca. 500 mm etter utlagt dekklag. Av praktiske årsaker anbefales det å legge ut et tykkere lag på 1000 mm for å sikre at minimumstykkelsen oppnås. - Dersom bunnen som filterlaget legges på består av veldig fine materialer anbefales det å benytte en armeringsduk for å hindre at filterlaget synker ned i dette eller at det vaskes ut. I motsetning til en fiberduk vil armeringsduken synke, og er dermed lettere å håndtere enn fiberduk under vann. - Sekundærplastring av horisontal bunn fra plastringsfot og ned til kote -12 anbefales utføret med tykkelse ca. 0,4 m og steinstørrelse 0,1 0,3 m. Denne erosjonssikringen kan utelates dersom sjøbunnen består av berg, grov stein eller annet motstandsdyktig materiale. Figur 7-1 viser eksempel på tradisjonell plastring. 50

51 UTDYPING OG EROSJONSSIKRING :: V431 FERJEKAI - PROSJEKTERING Figur 7-1: Tradisjonell plastring Plastring med betongmadrass Plastring kan også utføres med geotekstiler fylt med betong, såkalte betongmadrasser, se figur 7-2. Figur 7-2: Betongmadrass installert under eksisterende tilleggskai og ny ferjekaibru Plastring med betongmadrass er en effektiv måte å sikre grunnen mot erosjon. Fordelene er at den bygger mindre i høyden enn tradisjonell plastring med stein, samt at den er enkel å installere. Betongmadrasser egner seg spesielt godt ved utbedring av plastring inn under eksisterende konstruksjoner, eller hvor ferjekaibåsen utdypes og krav til fri dybde gjør steinplastring mindre aktuell. Avhengig av miljøpåkjenning vil tykkelsen på betongmadrassen være % av et tilsvarende plastringslag med dekkstein og filterlag. Figur 7-3 viser typisk snitt av en betongmadrass. 51

52 V431 FERJEKAI - PROSJEKTERING :: UTDYPING OG EROSJONSSIKRING Figur 7-3: Oppbygning av betongmadrass Betongmadrassen, inkludert alle skjøter og endeavslutninger dimensjoneres for propell og jetstrøm fra ferjen, i tillegg til bølgebelastning og eventuell tidevannstrøm. Betongmadrassen består generelt av to lag med geotekstiler som former en forskalingsduk. Mellom øvre og nedre forskalingsduk kan det være avstandsholdere for å sikre god utstøping. I de betongmadrassene som ikke er armert ivaretas all nødvendig strekkstyrke av forskalingsduken. Av praktiske årsaker sikres ofte større områder med flere segment av betongmadrassen. Alle segment forbindes kontinuerlig i ferdigtilstand slik at det dannes en kontinuerlig erosjonssikring. Skjøtene forutsettes å ha samme kapasitet som betongmadrassen for øvrig. Det er meget viktig at alle render av betongmadrassen sikres mot erosjon. Rundt peler kan dette utføres med et ekstra lag med tynnere sekundærmadrass under den tykkere primærmadrassen. Primærmadrassen virker da som hovederosjonsikring, mens sekundærmadrassen sikrer skjøten rundt pelen. Forskalingsduken snurpes da inntil pelen før utstøping. I tillegg kan det også legges et lag armeringsduk inn under betongmadrassen og opp rundt pelen. Løsningen med et sekundær- og et primærlag kan også benyttes inn mot andre utsatte områder. Langs frie render er det enkleste tiltaket å føre betongmadrassen ned i en grøft og legge steinplastring over den igjen. Betongmadrassen anbefales ikke festet til landkar, søyler eller andre setningsfrie konstruksjoner for kunne sette seg fritt. På denne måten unngår man utilsiktede krefter på konstruksjonene. 52

53 OMBYGGING :: V431 FERJEKAI - PROSJEKTERING 8 Ombygging 8.1 Generelt Ombygging av ferjekaier i løpet av dimensjonerende brukstid er ofte nødvendig. Behovet for ombygging skyldes som regel behov for større ferjer i sambandet. Det kan også være at det kommer nye ferjer med annen utforming slik at ferjekaianleggene blir uhensiktsmessige å bruke. Vedlikeholdskostnader og driftsavbrudd (konsekvenser for brukere) blir ofte undervurdert i dette regnskapet. Likeså at følgen av en påkjørsel fra ferja på et for lite anlegg kan bli dramatisk. Det velges mellom to strategier; enten å ta ut restlevetiden i anleggene eller å bygge nytt. Typiske eksempler på ombygginger er forlenging og forsterkning av tilleggskai, breddeutvidelse av ferjekaibru, breddeutvidelse av brubås for å flytte ferjekaibru sideveis, og mudring for å lage plass for større eller dypere ferjer. 8.2 Inspeksjon og tilstandsvurdering En mulig ombyggingsprosess starter med en grundig inspeksjon og vurdering av tilstanden av eksisterende ferjekai. Tilstanden registreres og restlevetiden estimeres. På bakgrunn av dette vurderes det om eksisterende ferjekai kan ombygges eller om ferjekaia delvis eller helt må rives for å bygge ny ferjekai. Det gjøres en vurdering om kostnadene av vedlikeholdstiltakene står i forhold til bruas gjenskaffelsesverdi. 8.3 Ombygging Generelt Tilbygg søkes å stå stabile som egne elementer, men koblet til eksisterende konstruksjoner. Slik kan de senere ved behov stå alene mens den eldste delen av ferjekaia rives og erstattes med ny konstruksjon. Det stilles de samme kravene til den nye delen av ombygget ferjekai som for et nybygg. Hele tilleggskaia beregnes med hensyn til kapasitet og eventuelt stenges for trafikk ved uttak av den siste brukstiden. Det vil da kunne påløpe ekstra utgifter ved utførelse av vedlikeholdet. For ferjekaibrua gjelder det egne krav, se håndbok N400 Bruprosjektering Ombygging av ferjekaibåsen Ved ombygging av ferjekaibåsen kan det være aktuelt å bygge om mens trafikken går. Det gjennomføres en risikovurdering med hensyn til trafikkmengde, anløpsfrekvens og størrelse på ferjene for å avgjøre om man må stenge trafikken. Nytt landkar kan plasseres enten foran eller bak eksisterende landkar. Plasseringen avhenger vanligvis av valg av brulengde og plassering av nye heisetårn. Det er en stor fordel for framdriften at heisetårnrammen kommer utenfor eksisterende konstruksjon slik at den kan etableres uten å rive eksisterende konstruksjon. Nytt landkar kan bygges delvis eller ved bruk av interimsbruer over byggegrop. For alle ombyggingsmetoder kreves det god planlegging av alle midlertidige faser. Fasene kontrolleres med hensyn på funksjon og sikkerhet. Det kan være aktuelt med midlertidige brufendere i en periode til nytt landkar er ferdig støpt. Det anbefales å utarbeide detaljerte faseplaner. 53

54 V431 FERJEKAI - PROSJEKTERING :: OMBYGGING Forlenging av tilleggskai Tilleggskaia har to funksjoner. Å fungere som sidestøtte for ferja ved tillegging og å bære trafikklast. Ved uttak av restlevetid vil man fort måtte stenge tilleggskaia for trafikklast. For å oppnå bedre levetid og forlenge den effektive lengden kan man gjøre dette på flere måter. 1. Bygge ny forlengelse som et selvstendig påbygg og ta ut restlevetiden på eksisterende tilleggskai. 2. Bruke eksisterende tilleggskai som forskaling og bygge ny tilleggskai oppå og forbi eksisterende konstruksjon. 3. Rive hele tilleggskaia for å bygge ny og lengre tilleggskai på samme sted. Metode 1 vil kunne fungere fint gitt at eksisterende tilleggskai kan bære anleggsmaskiner for å kunne gjennomføre forlengelsen på en enkel måte. Erstatning av gammel del legges inn i fremtidige budsjett. Det gjennomføres da en analyse av livssykluskostnader (LCC) av den gamle delen av tilleggskaia slik at man kan planlegge senere ombygginger. Dette arbeidet kan skje mens ferjetrafikken pågår, forutsatt at ferjeførere utfører forsiktighet. De enkelte elementene beregnes med hensyn på kapasitet etter ombygging og forsterkning. Metode 2 krever at man planlegger et opplegg for den gamle kaia når levetiden nærmer seg slutten. Det lages planer for hvordan den gamle delen av kaia kan rives uten at ny konstruksjon skades. Fordelen med metoden er at man har støtte for ferja i hele byggeperioden og at man sparer kostnader ved ombygging, men man får igjen senere når levetiden på gammel tilleggskai er brukt opp. Metode 3 er den mest ryddige metoden og gir det beste resultatet. Men løsningen krever at man enten fjerner ferjetrafikken en periode, eller har et opplegg for midlertidig støtte for ferja underveis. Tilleggskaia vil være kritisk med hensyn til styrke før man får spent opp strekkpeler Breddeutvidelse av ferjekaibrua I noen tilfeller er det aktuelt å breddeutvide fronten på ferjekaibrua for å favne ny og bredere ferje. I disse tilfellene kontrolleres det at alle ferjene som anløper sambandet er sikret for alle trafikanter. Grinder og gjerder kan sikres til en viss grad, men har man stor variasjon i ferjestørrelser anbefales det i tillegg å gjøre tiltak på ferja. Breddeutvidelsen på fronten av ferjekaibrua anbefales å være symmetrisk. Den kan også lages asymmetrisk, men dette krever at aggregatet har muligheter for å kompensere for skjev belastning av heisesylinderne. Bruk av kompensasjon av skjevstilling og avlastning gir krefter i hydraulikksystemet under lasting og lossing av ferja, og kan dermed påføre heisetårna uforutsette krefter ved stor sjøgang Elektro-hydraulisk anlegg Det hydrauliske og elektriske anlegget byttes vanligvis i sin helhet ved bygging av ny større ferjekaibru, hvis ikke det er av nyere dato. Det samme gjelder sperrebommer og nødstrømstrommel. Ved introduksjon av større ferje vil det også mest sannsynlig bli behov for større landstrømskontakter. Belysningen på tilleggskaia kan gjenbrukes, men ofte er det vanskelig å få tak i tilsvarende master. Se for øvrig håndbok V432 Ferjekai Elektrohydrauliske styresystemer for detaljer og valg Erosjonsikring I fasen der ferjekaibrua er heist bort anbefales det å utbedre plastringen i ferjekaibåsen samtidig og binde dette sammen med eventuell ny plastring dersom det er behov for det. Det kan være aktuelt å stenge sambandet i denne fasen. Det vises til kapittel om erosjonssikring for detaljer. Det kan imidlertid være vanskelig med tilkomst under eksisterende konstruksjoner. 54

55 OMBYGGING :: V431 FERJEKAI - PROSJEKTERING Fundamentering Uansett valg av ombyggingsmetode prosjekteres alle nye fundamenter i henhold til håndbok N400 Bruprosjektering. Ved valg av metode 2 i punkt utføres en tilstandsvurdering av eksisterende peler. Disse kan eventuelt forsterkes med stålkjerner hvis forholdene tillater det. Alternativt etableres bæring med nye peler gjennom eksisterende tilleggskai før påstøp. 8.4 Rehabilitering Det kan være aktuelt å rehabilitere eller reparere skadet konstruksjon. De vanligste rehabiliteringsmetodene er mekanisk reparasjon, montere katodisk anlegg eller montere offeranoder. For konstruksjoner i nærheten av sjø vil det ofte være uøkonomisk å utføre mekanisk reparasjon, da konstruksjonene kan være gjennomsyret av klorider. Brukstiden for reparert konstruksjon blir dermed begrenset. Det anbefales derfor å vurdere en kombinasjon av mekanisk reparasjon sammen med enten katodisk anlegg eller montering av offeranoder. 8.5 Reparasjoner Ved reparasjoner av skader søker man å gjenopprette original kapasitet. Hvis reparasjonen gjelder trafikkareal kan det vurderes om konstruksjonen repareres slik at den tilfredsstiller dagens bruksklasse eller om man oppgraderer kapasiteten tilsvarende nybygg. Alternativt beregnes den reparerte konstruksjonen med hensyn til kapasitet og eventuelt stenges for trafikk. 8.6 Bruk av mobil ferjekai som interimsløsning I noen ombyggingstilfeller kan det av hensyn til risiko forbundet med trafikkavviklingen søkes å flytte vekk trafikken i en periode. På steder uten alternativ ferjekai kan det være aktuelt å benytte seg av Statens vegvesen sin mobile ferjekai. Denne kaia har begrensninger med hensyn til akseptabel ferjestørrelse og terminaltid, men kan fungere i perioder for små samband. Dette avtales i god tid før bygging og kan bare benyttes dersom man fortsatt har dekning for beredskapen i regionen. Det vil påløpe kostnader for dette, både for montering, leie og demontering igjen. Dette kan imidlertid være med på å redusere risiko ved bygging og dermed også kostnadene totalt sett. 55

56 V431 FERJEKAI - PROSJEKTERING :: OMBYGGING 56

57 MOBIL FERJEKAI :: V431 FERJEKAI - PROSJEKTERING 9 Mobil ferjekai 9.1 Generelt Statens vegvesen har et beredskapslager med vitale deler til bruer og ferjekaier. Deriblant finnes det såkalte mobile ferjekaier som kan monteres opp på kort tid. Bruksområder kan være omkjøringsrute i forbindelse med ras, havari eller omdirigering av trafikk i forbindelse med ombygging av ferjekaier. Dagens system har en begrensning på ferjestørrelse, og det er også avhengig av steds- og havneforholdene. Det finnes spesialkompetanse i Vegdirektoratet som er drillet på håndtering av mobile ferjekaier, men de er avhengig av tilgang til lokalkjennskap til kaistedet. Figur 9-1: Mobil ferjekai oppmontert etter ras i Todalen Oppbygging Den mobile ferjekaia består av tre hoveddeler. Flytepongtonger, landkar og bruelement. I tillegg kommer eventuell fundamentering av landkar, fylling og avstiving med rørstag. For å kunne fungere over lengre periode anbefales ferjekaia å ha sidestøtte slik som en vanlig konvensjonell ferjekai. Dette kan etableres ved hjelp av pongtonger med rørstag mot land eller frittstående dykdalber. 9.3 Plassering Det er nødvendig å finne egnet areal for etablering av mobil ferjekai, og forhold på land og i sjøen vurderes. Dette kan blant annet være tilstrekkelig dybde for ferja, muligheter for sidestøtte, midlertidig eller eksisterende vei på land, havneforhold og plassering utenfor rasfare. 57